Radioantenner tillverkas med olika egenskaper för att passa olika applikatoner. En av dessa egenskaper är antennens riktningskaraktäristik. Hur antennen skall konstrueras för att få den eftersträvade riktningskaraktäristiken kan beräknas. För att kontrollera att antennens faktiska riktningskaraktäristik överensstämmer med den beräknade kan antennens riktningskaraktäristik mätas. Företaget Detectus AB utvecklar idag ett mätsystem för att mäta antenners riktningskaraktäristik och presentera denna i form av ett tredimensionellt polärdiagram. Rapporten beskriver det examensarbete som genomförts i syfte att utveckla hårdvara med tillhörande styrsystem för mätsystemet. En prototyp för den rotortilt som skall rotera och tilta antennen under mätningen har utvecklats. Till denna rotortilt har också mjukvara för styrning av rotations- och tiltrörelsernas stegmotorer tagits fram. Vidare arbete innefattar att implementera en nödstoppsfunktion samt en referenssökningsfunktion för rotortilten. Vidare arbete innefattar också att utveckla mjukvara för mätsystemet.

Examensarbetets mål är att bygga en Quadcopter som kan flyga och styras via en radio-sändare i alla riktningar, stabilisera sig själv i luften, kunna landa autonomt och den skall även motverka krock i framåtgående riktning.För att uppnå grundmålet att kunna flyga så implementerades en PID-kontroller som används för att stabilisera Quadcoptern i luften genom att reglera motorer efter sensor-orientering. Denna sensororientering fås kombinera vinkeldata från en accelerometer och ett gyroskop.För att uppnå målet med autonom landning så användes en ultraljudssensor. En egen algoritm utvecklades för att läsa avstånd från marken. Avståndet från marken användes som grund för att skapa en egen algoritm för den autonoma landningen.Quadcoptern kan i slutprodukten stabilisera sig själv i luften, styras via radio och landa autonomt. Säkerhetsfunktioner som att aktivera autonom landning ifall Quadcoptern kommer utanför radions täckning är implementerade och även en brytare som stänger av motorerna. Det enda som inte implementerades var krocken i framåtgående riktning eftersom att en ultraljudssensor inte var lämpad för detta användningsområde. / The goal of the thesis is to build a quadcopter that can fly and be controlled via a radio transmitter in all directions, stabilizing itself in the air, to land autonomously and detect collisions in the forward direction.In order to achieve the basic goal of being able to fly, a PID controller was implemented which is used to stabilize the Quadcopter in the air by controlling the motors with help from sensor orientation. This sensor orientation is obtained from a complementary filter that merges angle data from an accelerometer and a gyroscope. Both an accelerometer and a gyroscope are required to automatically stabilize the Quadcopter in the air.To achieve the goal of autonomous landing an ultrasonic sensor was used. An algorithm was developed to read the distance from the ground which was a basis for creating our own algorithm for autonomous landing.The Quadcopter has the ability to stabilize itself in the air, be controlled via a radio transmitter and land autonomously. A safety feature that enables autonomous landing if the Quadcopter travels outside the radio coverage is implemented and also a switch that turns off the engines. The only thing that wasn’t implemented was the crash avoidance in the forward direction because the ultrasonic sensor was not suited for this application.

The production industry is getting more and more automated and that implies higher energy consumption. With the increasing awareness of the earth limited resources and the increasing energy prices, energy conservation grows in relevance, both due to cost reduction and environmental benefits. One way to conserve energy is to optimize the energy usage within the business and reduce the losses. Regenerative braking is already in use today for this purpose in vehicles. The aim of this thesis is to investigate how regenerative braking can be fitted into the production industry and what adaptations need to be made. This thesis is based on an earlier study that has set up a mathematical model for energy regeneration in mechatronic systems and the goal of this thesis is to build a test rig and verify the correctness of these models. One suggested improvement to the automotive systems are the introduction of super capacitors as a secondary energy source because they can charge more rapidly compared to batteries which is required during the expected fast accelerations. In the performed tests an efficiency improvement of 10 % was shown. The earlier study however suggests an efficiency rate of 60% but those models do not include frictional nor electrical losses. The results are complemented by a discussion were a number of changes to the design is proposed. A different motor control system would significantly enhance the rig and a result more like the expected can be achieved. / Det ökade antalet elektromekaniska maskiner i industriella tillämpningar medför en ökad energianvändning. Då våra begränsade resurser mer och mer belyses i media och med stigande energipriser ökar intresset hos företagen för att minska sin energianvändning, dels för att reducera sina kostnader och dels för att minska den miljöbelastning slutprodukten medför. Ett sätt att göra detta är att minska energiförlusterna inom sin produktion. Regenerativ bromsning är en teknik som används i fordon idag och kan användas för detta syfte. Detta arbete ska undersöka hur sådan teknik kan användas i tillverkningsindustrin och vilka förändringar som måste göras. Ett tidigare arbete har satt upp teoretiska modeller för detta och det här arbetet syftar till att bygga en tesrigg för att praktiskt undersöka modellernas korrekthet. En förbättring mot det system som används i dagens bilar är att införa superkondensatorer som parallell energikälla då dessa är snabbare på att lagra energi än ett batteri och därför passar bättre för de snabba accelerationer och retardationer som förekommer i industriprocesser. De genomförda testerna påverkades negativt av vissa begränsningar i hårdvaran men resultatet visar ändå att regenereringen kan återföra 10 % av energin till kondensatorerna, det motsvarar däremot inte den mängden som de tidigare uppsatta modellerna förutspådde. Orsakerna är olika förluster i systemet som inte modellerna tar hänsyn till. De viktigaste förlustfaktorerna beror på friktion och styrningen av elektroniken. Med en annan typ av motorstyrning kan förlusterna minskas och ett resultat mer likt det förväntade uppnås.

Due to increased demands on fuel economy the question of a more intelligent engine control for driving a truck-mounted crane has been raised. The aim of this thesis is to develop a new engine control for crane driving. The primary concern for the new engine control is fuel economy, but other factors, such as driver environment and drivability, have been taken into consideration as well. A literature study investigating engine control in construction machines has also been carried out and the results are presented in this report. Due to the fact that the hydraulic control system as well as the diesel engine control system is designed by the same construction machine manufacturer, more complex control strategies are utilized in these applications. In order to test the new control strategy a full-scale test has been carried out on a Scania truck with a crane from Hiab. The results point towards lower fuel consumption, better driver experience and lower noise levels. Some of the control features of the new control are suggested to be placed in the crane, and some in the truck. Only a small expansion of the communication between truck and crane would be necessary in order for the new control strategy to work. The experiences from the literature study point on several features utilized in construction machines that could be implemented in the crane control of the future. / På grund av ökade krav på minskad bränsleförbrukning har frågan om en förbättrad motorstyrning vid krankörning av lastbilsmonterade kranar blivit aktuell. Målet för detta examensarbete är att utveckla en ny motorstyrning anpassad för krankörning. I första hand syftar den nya motorstyrningen till att minska bränsleförbrukningen, men även andra faktorer såsom förarmiljö och körbarhet har tagits hänsyn till. En litteraturstudie om motorstyrning i hydrauliska grävmaskiner och andra hydrauliska maskiner har också utförts och resultatet finns presenterat i denna rapport. Eftersom det hydrauliska styrsystemet såväl som dieselmotorstyrsystemet är sammansatt hos en och samma tillverkare används mer komplicerade styralgoritmer i dessa tillämpningar. För att testa den nyutvecklade motorstyrningen har fullskaletest utförts på en Scanialastbil utrustad med en kran från Hiab. Resultaten pekar på lägre bränsleförbrukning, bättre förarupplevelse och lägre ljudnivå. Somliga av funktionerna i den nya styrningen föreslås placeras i lastbilen och andra i kranen. Bara en mycket liten utvidgning av kommunikationen mellan kran och lastbil skulle behövas för att denna styralgoritm skulle fungera. Lärdomarna ifrån litteraturstudien visar på att flera av de styrfunktioner som används ibland annat grävskopor skulle kunna komma till nytta i motor- och kran styrningen i en lastbilsmonterad kran i framtiden.

Customized truck is a relevant and high-profit part of Scania’s market. Nowadaysdesigners do not have a self-developed electric control unit for introducing non-standardfunctionality. This thesis is intended to investigate the specification of a new system andan approach to implement it in current truck’s electrical system. The adopted methodsin this research are systems analysis, functional specification, HW & SW research andcomparison and validation test of prototype system. The results obtained in this researchinclude the potential functions and corresponding requirement specification, 5 types ofhardware alternatives and 2 recommended software platform. Their feasibility is verifiedby a prototype system with 2 typical functions, control the motor of inward sliding doorand combine the communication of different system. 3 recommended schemes and 2 directionsfor future research are given in the end. Based on investigation results, developersare able to know new system’s specification preliminarily, understand the architectural requirementsand suitable tools and materials for implementation. This research will helpto improve Scania’s truck’s electrical system and product manufacturing in the future. / Specialfordon utgör en viktig och betydande del av Scanias produkter. Dagens de-signer har inte tillgång till en egenutvecklad styrenhet för att introducera icke standardiserade funktioner. Detta examensarbete fokuserar på att undersöka ett nytt system och hur det skulle implementeras i den redan existerande lastbilens elektriska system. De behandlade ämnena i arbetet är systemanalys, funktionsanalys, hårdvaruspecifikation, mjukvara samt validering och utvärdering i form av byggnation och testning av en prototyp. Resultatet som erhållits i denna rapport inkluderar potentiella funktioner och motsvarande kravspecifikation, fem typer av hårdvara och tvårekommenderade mjukvaruplattformar. Reliabiliteten av dessa valideras med en prototyp med två typiska funktioner, kontrolleraen motor på en elektrisk dörr samt kombinera kommunikationen av olika system. Trealternativa lösningar samt två alternativ till framtida studier rekommenderas i slutet av rapporten. Baserat på resultaten har utvecklare möjlighet till en preliminär specifikation,förståkrav påarkitektur, användbara verktyg och material för implementation. Dennarapport kommer att underlätta förbättring av Scanias elektriska system och utveckling iframtiden.

Syftet med föreliggande studie är att undersöka vilket motoralternativ som lämpar sig bäst för precis positionsstyrning av särskilda mätantenner, samt hur denna motor skall kunna drivas på ett funktionellt vis. Huvudresultatet som vill uppnås genom detta projekt är en generell motormodul kapabel att styra antennernas olika dimensioner utifrån användarens kommando genom seriell kommunikation från en PC. Studien har genomförts i samarbete med företaget Combitech AB.

Multiphase Electrical Machines (MPEMs) with variable phase-pole configurations have recently gained interest as it offers advantages such as a larger operating range and improved fault tolerance compared to more traditional MPEMs. The current state-of-the-art modeling and control method, Vector Space Decomposition (VSD), has the drawback of introducing discontinuities in the model when transitioning from one phase-pole configuration to another. The newly developed Harmonic Plane Decomposition (HPD) theory, which is an extension of the VSD, solves this issue by unifying all possible phase-pole configurations into one transformation. To enable further research on HPD theory and MPEMs with variable phase-pole configuration, a test bench is desired to obtain experimental results. The Sustainable Power Lab at KTH already possesses a MPEM with varying phase-pole configurations, the Wound Independently- Controlled Stator Coils machine (WICSC machine), but is missing a complete drive that can capitalize on the additional degrees of freedom that the machine offers. The aim of the thesis is to commission the test bench by implementing HPD control on a Digital Signal Processor (DSP) and design the missing hardware required to close the signal chain. The HPD control was implemented on a Xilinx System on a Chip (SoC) programmed using C and hardware description languages. Part of the control was tested but due to issues with the data acquisition, the complete control was not managed to be fully tested and verified. For the missing hardware, three Printed Circuit Boards (PCBs) were designed for the test bench. Two of them were built and tested, and one PCB was designed but not fabricated during the project. / Multifasmaskiner med variabel fas pol konfiguration har på senaste tiden fått mer uppmärksamhet på grund av fördelar som mer operationspunkter och förbättrad feltolerans jämfört mot mer traditionella multifasmaskiner. Den modernaste metoden, Vector Space Decomposition (VSD), för att styra traditionella multifasmaskiner har nackdelen att modellen blir diskontinuerlig när man går från en fas pol konfiguration till en annan. Den nyutvecklade Harmonic Plane Decomposition (HPD) teorin, vilket är en påbyggnad på VSD, löser det problemet genom att samla alla möjliga fas pol konfigurationer till en transform. För att fortsätta forskningen kring HPD och multifasmaskiner med variabel fas pol konfiguration behövs en testbänk för att kunna skaffa experimentella resultat. Elkraftlabbet på KTH har redan investerat i en multifasmaskin med variabel fas pol konfiguration, men saknar en komplett växelriktare som kan utnyttja maskinens alla frihetsgrader. Målet med projektet var att färdigställa testbänken genom att implementera HPD styrningen på en processor och konstruera hårdvara som testbänken saknade. HPD styrningen implementerades på en systemkrets från Xilinx och programmerades med C och hårdvarubeskrivande språk. Delar av styrningen kunde testas men på grund av problem med inläsningen av data så gick det inte att verifiera hela den implementerade styrningen. Till testbänken konstruerades också tre kretskort varav två byggdes, testades och fick sin funktionalitet verifierad. Det andra kretskortet konstruerades men blev inte tillverkat under projektet.

Railway safety is an issue that is closely related to people. Hazards such as a collision between two trains can result in severe casualties, necessitating the utmost level of safety measures. Linear actuators control the direction of the train and are critical devices in train operation. Therefore, the safety requirements for linear actuators are high; several internationally accepted standards can help regulate the design of railways and specify safety standards. EN 50129 and EN 50126 are critical standards to follow. This thesis presents two motor controller designs that can be used in linear actuators with high safety quality. This thesis contains two designs, a basic design and an advanced design. The first part of the thesis is the basic design. The basic design is based on the full bridge structure and combines two out of two logic. After integrating metal-oxide-semiconductor field-effect transistors, gate drivers, and DC-DC converter, the basic design is presented following the safety integrated level 4 requirements of EN 50129. A fault tree analysis and a common cause failure analysis are added. The failure rate after fault tree analysis is 2E −14 . The second part of the thesis presents an advanced design based on the basic design and introduces an Automotive Safety Integrated Level D-compliant gate driver according to ISO 26262. It improves the previous design of the DC full bridge to have about 50 percent fewer components. Meanwhile, the advanced design also gives a supplement and refinement of the basic design to advance the possibility of practical application. Failure tree analysis failure mode effects, criticality analysis analysis, and availability argument are then carried out with the advanced design. According to fault tree analysis, the failure rate of the advanced design is 2E−14. / Järnvägssäkerhet är en fråga som är nära relaterad till människor. Faror som en kollision mellan två tåg kan resultera i allvarliga olyckor, vilket kräver högsta möjliga säkerhetsåtgärder. Linjära ställdon styr tågets riktning och är kritiska enheter i tågdrift. Därför är säkerhetskraven för linjära ställdon höga; flera internationellt accepterade standarder kan hjälpa till att reglera utformningen av järnvägar och specificera säkerhetsstandarder. EN 50129 och EN 50126 är kritiska standarder att följa. Denna avhandling presenterar två motorstyrningskonstruktioner som kan användas i linjära ställdon med hög säkerhetskvalitet. Detta examensarbete innehåller två designs, en grundläggande design och en avancerad design. Den första delen av examensarbetet är den grundläggande designen. Den grundläggande designen är baserad på hela brostrukturen och kombinerar två av två logik. Efter att ha integrerat metall-oxid-halvledarfälteffekttransistorer, gate-drivrutiner och DC-DC-omvandlare presenteras den grundläggande designen enligt de säkerhetsintegrerade nivå 4-kraven i EN 50129. En felträdsanalys och en analys av vanlig orsaksfel läggs till. Felfrekvensen efter felträdsanalys är 2E−14. Den andra delen av avhandlingen presenterar en avancerad design baserad på den grundläggande designen och introducerar en Automotive Safety Integrated Level D-kompatibel grinddrivare enligt ISO 26262. Den förbättrar den tidigare designen av DC-fullbryggan för att ha cirka 50 procent färre komponenter. Samtidigt ger den avancerade designen också ett komplement och förfining av den grundläggande designen för att främja möjligheten till praktisk tillämpning. Felträdanalys fellägeseffekter, analys av kritikalitet och tillgänglighetsargument utförs sedan med den avancerade designen. Enligt felträdsanalys är felfrekvensen för den avancerade designen 2E−14.